(57)【要約】【課題】穿刺針を用いた検査／治療に有効な支援データの生成【解決手段】超音波診断装置１００は、患者の病巣部を含む体内の３次元領域に対し超音波送受信を行なう超音波プローブ２と、前記患者の体内に刺入された穿刺針先端部の前記超音波プローブに対する相対的な位置情報を検出する位置情報検出部６と、前記３次元領域のボリュームデータに基づいて前記病巣部を含む画像断面における画像データを生成する画像データ生成部９と、時系列的に検出される前記穿刺針先端位置情報に基づいて、前記病巣部における前記穿刺針先端部の予想刺入領域あるいは予想刺入位置の少なくも何れかを推定する刺入領域推定１１と、前記予想刺入領域あるいは前記予想刺入位置の少なくとも何れかを前記画像データに付加して支援データを生成する支援データ生成部１３と、前記支援データを表示する表示部１４を備える【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の病巣部を含む体内の３次元領域に対し超音波送受信を行なう超音波プローブと、
前記患者の体内に刺入された穿刺針先端部の位置信号と前記超音波プローブの位置信号とに基づいて前記超音波プローブに対する前記穿刺針先端部の相対的な位置情報を穿刺針先端位置情報として検出する位置情報検出手段と、
前記超音波プローブを用いて収集された前記３次元領域のボリュームデータに基づいて前記病巣部を含んだ画像断面における画像データを生成する画像データ生成手段と、
時系列的に検出される前記穿刺針先端位置情報に基づいて、前記病巣部における前記穿刺針先端部の予想刺入領域あるいは予想刺入位置の少なくも何れかを推定する刺入領域推定手段と、
前記予想刺入領域あるいは前記予想刺入位置の少なくとも何れかを前記画像データに付加することによって支援データを生成する支援データ生成手段と、
前記支援データを表示する表示手段とを
備えたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記支援データ生成手段は、前記画像データ生成手段が前記ボリュームデータに基づいて生成したＢモード画像データ、カラードプラ画像データあるいは弾性画像データ（エラストグラフィ）の少なくとも何れかに前記予想刺入領域あるいは前記予想刺入位置の少なくとも何れかを付加することにより前記支援データを生成することを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記ボリュームデータの基準ＭＰＲ断面において生成された基準ＭＰＲ画像データの病巣部に対して目標刺入位置及び許容刺入領域を設定する刺入位置／領域設定手段を備え、前記支援データ生成手段は、前記刺入領域推定手段によって推定された前記予想刺入領域あるいは前記予想刺入位置の少なくとも何れかと前記刺入位置／領域設定手段によって設定された前記目標刺入位置あるいは前記許容刺入領域の少なくとも何れかを前記画像データに付加することによって前記支援データを生成することを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項４】
ＭＰＲ断面形成手段を備え、前記ＭＰＲ断面形成手段は、前記穿刺針先端部が前記患者の体表面に刺入された場合に前記位置情報検出手段から供給される前記穿刺針先端部の初期位置情報と前記基準ＭＰＲ画像データの病巣部に対して設定された目標刺入位置の位置情報とに基づき、前記目標刺入位置を含み互いに直交する複数のＭＰＲ断面を形成し、前記画像データ生成手段は、前記ボリュームデータの前記ＭＰＲ断面におけるボクセルを抽出することによって前記ＭＰＲ断面における画像データを生成することを特徴とする請求項３記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記ＭＰＲ断面形成手段は、前記穿刺針先端部の初期位置、前記目標刺入位置及び前記超音波プローブの中心を含む第１のＭＰＲ断面と、前記穿刺針先端部の初期位置及び前記目標刺入位置を含み前記第１のＭＰＲ断面に垂直な第２のＭＰＲ断面と、前記目標刺入位置を含み前記目標刺入位置と前記前記穿刺針先端部の初期位置を通る直線を法線とする第３のＭＰＲ断面を形成することを特徴とする請求項４記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記刺入領域推定手段は、前記予想刺入範囲と前記第３のＭＰＲ断面との交差領域あるいは前記予想刺入方向と前記第３のＭＰＲ断面との交点に基づいて前記病巣部における前記穿刺針先端部の予想刺入領域あるいは予想刺入位置の少なくも何れかを推定することを特徴とする請求項５記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記支援データ生成手段は、前記刺入方向及び前記刺入範囲の情報が付加された前記第１のＭＰＲ断面及び第２のＭＰＲ断面における画像データと前記予想刺入位置、前記予想刺入領域、前記目標刺入位置、前記許容刺入領域の少なくとも何れかの情報が付加された前記第３のＭＰＲ断面における画像データに基づいて前記支援データを生成することを特徴とする請求項６記載の超音波診断装置。
【請求項８】
警告信号発生手段を備え、前記警告信号発生手段は、前記許容刺入領域と前記予想刺入領域との領域比較結果及び前記体内に刺入された穿刺針の最新先端位置と前記予想刺入位置との距離計測結果に基づいて所定の警告信号を発生することを特徴とする請求項７記載の超音波診断装置。
【請求項９】
前記支援データ生成手段は、前記穿刺針の最新先端位置と前記予想刺入位置との距離計測結果を更に付加することによって前記支援データを生成することを特徴とする請求項３記載の超音波診断装置。
【請求項１０】
前記体内における前記穿刺針先端部の刺入に伴って時系列的に検出される前記穿刺針先端位置情報に基づいて前記穿刺針先端部の予想刺入方向及び予想刺入範囲を推定する刺入方向／範囲推定手段を備え、前記刺入領域推定手段は、前記予想刺入範囲と前記画像断面との交差領域あるいは前記予想刺入方向と前記画像断面との交点に基づいて前記画像データに示された前記病巣部における前記穿刺針先端部の予想刺入領域あるいは予想刺入位置の少なくも何れかを推定することを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項１１】
患者の病巣部を含む３次元領域において収集したボリュームデータに基づいて前記病巣部の検査あるいは治療に好適な支援データを生成する超音波診断装置に対し、
前記患者の体内に刺入された穿刺針先端部の位置信号と前記３次元領域に対して超音波送受信を行なう超音波プローブの位置信号とに基づいて前記超音波プローブに対する前記穿刺針先端部の相対的な位置情報を穿刺針先端位置情報として検出する位置情報検出機能と、
前記超音波プローブを用いて収集された前記３次元領域のボリュームデータに基づいて前記病巣部を含んだ画像断面における画像データを生成する画像データ生成機能と、
時系列的に検出される前記穿刺針先端位置情報に基づいて、前記病巣部における前記穿刺針先端部の予想刺入領域あるいは予想刺入位置の少なくも何れかを推定する刺入領域推定機能と、
前記予想刺入領域あるいは前記予想刺入位置の少なくとも何れかを前記画像データに付加することによって支援データを生成する支援データ生成機能と、
前記支援データを表示する表示機能を
実行させることを特徴とする制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、患者の検査／治療対象部位を含む３次元領域から収集されたボリュームデータに基づいて穿刺針を用いた検査あるいは治療に有効な支援データの生成と表示を行なう超音波診断装置及び制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、超音波プローブに内蔵された振動素子から発生する超音波パルスを患者の体内に放射し、生体組織の音響インピーダンスの差異によって生ずる超音波反射波を前記振動素子により受信して種々の生体情報を収集するものである。複数の振動素子に供給する駆動信号や前記振動素子から得られる受信信号の遅延時間を制御することにより超音波の送受信方向や集束点を電子的に制御することが可能な近年の超音波診断装置では、超音波プローブの先端部を体表面に接触させるだけの簡単な操作でリアルタイムの画像データを容易に観察することができるため、生体臓器の形態診断や機能診断に広く用いられている。
【０００３】
一方、近年では、このような超音波診断装置を用いて得られた画像データの観察下で患者の病巣部（検査／治療対象部位）に穿刺針を刺入することにより所定の検査あるいは治療を行なう方法が開発されており、例えば、穿刺針を含む断面において収集された２次元画像データにて病巣部と共に表示される穿刺針の位置情報を観察しながら病巣部に対する穿刺針の刺入が行われる。
【０００４】
又、穿刺針及び超音波プローブに設けられた位置検出器によって得られる各々の位置情報に基づいて穿刺針の予想挿入方向を示す直線状の穿刺ガイドラインを生成し、この穿刺ガイドラインを病巣部が示された２次元画像データに重畳して表示することにより更に正確な穿刺針の刺入を可能とする方法も開発されている。
【０００５】
しかしながら、上述した何れの方法においても、穿刺針は患者の体内において直線的に刺入されることを前提としているが、通常の穿刺針は十分な硬度を有していないため、例えば、刺入経路における生体組織の弾性（硬さ）特性が不均一な場合には、穿刺ガイドライン等によって予め設定された予想刺入方向とは異なる方向へ刺入される。そして、特に、実際の刺入方向が２次元画像データの断面から逸れた場合には、穿刺針先端部を画像データ上で把握することが不可能になるという問題点を有していた。
【０００６】
このような問題点を解決するために、最近では、振動素子が２次元配列された、所謂、２次元アレイ超音波プローブを用いて病巣部を含んだ患者体内の３次元領域におけるボリュームデータ（３次元の画像情報）を収集するとともに当該３次元領域に刺入された穿刺針の先端位置情報を検出し、穿刺針先端部を基準として形成された互いに直交する複数の断面を前記ボリュームデータに対して設定することにより収集された各々の断面における画像データとこの画像データに重畳表示された穿刺針先端部の位置情報を観測することにより、穿刺針が曲がって刺入された場合においてもその先端部を正確に把握することが可能な方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１８５０４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ボリュームデータを用いた上述の方法によれば、生体組織における弾性特性の不均一性に起因して穿刺針の刺入方向が予め設定された予想刺入方向から逸れた場合においても、穿刺針先端部の位置情報を正確に捉えることができる。
【０００９】
しかしながら、上述の方法では、予定刺入方向あるいはこの予定刺入方向を中心とする予定刺入範囲に基づいて病巣部における予定刺入位置や予定刺入領域を推定する機能を有していないため、刺入された穿刺針の先端部が病巣部に対して正確に到達するか否かを初期の段階で把握することができない。即ち、刺入方向の良否は、病巣部あるいはその近傍領域に穿刺針が刺入されるまで正確に判定することができないため、不適当な方向に刺入された穿刺針に対して再刺入を行なう場合、患者に対して多大な負担を与えるという問題点を有していた。
【００１０】
本開示は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、画像データの観察下で患者の病巣部に対し穿刺針を刺入させて所定の検査あるいは治療を行なう際、刺入された穿刺針の先端部が目標領域に対して正確に到達するか否かを初期の段階で把握することが可能な支援データの生成と表示を行なう超音波診断装置及び制御プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本開示の実施形態における超音波診断装置は、患者の病巣部を含む体内の３次元領域に対し超音波送受信を行なう超音波プローブと、前記患者の体内に刺入された穿刺針先端部の位置信号と前記超音波プローブの位置信号とに基づいて前記超音波プローブに対する前記穿刺針先端部の相対的な位置情報を穿刺針先端位置情報として検出する位置情報検出手段と、前記超音波プローブを用いて収集された前記３次元領域のボリュームデータに基づいて前記病巣部を含んだ画像断面における画像データを生成する画像データ生成手段と、時系列的に検出される前記穿刺針先端位置情報に基づいて、前記病巣部における前記穿刺針先端部の予想刺入領域あるいは予想刺入位置の少なくも何れかを推定する刺入領域推定手段と、前記予想刺入領域あるいは前記予想刺入位置の少なくとも何れかを前記画像データに付加することによって支援データを生成する支援データ生成手段と、前記支援データを表示する表示手段とを備えたことを特徴としている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態における超音波診断装置の全体構成を示すブロック図。
【図２】本実施形態の超音波診断装置が備える送受信部の具体的な構成を示すブロック図。
【図３】本実施形態の超音波プローブに対する座標系と超音波送受信方向の関係を説明するための図。
【図４】本実施形態の超音波診断装置が備える受信信号処理部の具体的な構成を示すブロック図。
【図５】本実施形態の超音波診断装置が備えるボリュームデータ生成部の具体的な構成を示すブロック図。
【図６】本実施形態のＭＰＲ断面形成部において形成されるＭＰＲ断面の具体例を示す図。
【図７】本実施形態の刺入方向／範囲推定部によって推定された患者体内における穿刺針の予想刺入方向及び予想刺入範囲を説明するための図。
【図８】本実施形態の刺入領域推定部によって推定された病巣部における穿刺針の予想刺入位置及び予想刺入領域の具体例を示す図。
【図９】本実施形態の超音波診断装置が備える警告データ発生部の具体的な構成を示すブロック図。
【図１０】本実施形態の支援データ生成部において生成される支援データの具体例を示す図。
【図１１】本実施形態における支援データの生成／表示手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本開示の実施形態を説明する。
【００１４】
（実施形態）
以下に述べる本実施形態の超音波診断装置は、先ず、病巣部を含んだ患者体内の３次元領域に対する超音波送受信によって収集されたボリュームデータに基づき、前記病巣部の中心部において互いに直交した３つの画像断面におけるＭＰＲ（Multi Planar Reconstruction）画像データを収集する。次いで、患者体内に刺入される穿刺針の先端位置情報を時系列的に検出し、これらの先端位置情報に基づいて体内における穿刺針の予想刺入方向及び予想刺入範囲と病巣部に対する予想刺入位置及び予想刺入領域を推定する。そして、得られたこれらの予想刺入情報を上述のＭＰＲ画像データに付加することにより当該病巣部の検査あるいは治療に有効な支援データを生成する。
【００１５】
尚、以下の実施形態では、病巣部の組織採取を目的とした生検（生体組織検査）用の穿刺針を画像データの観察下で患者の体内に刺入する場合について述べるが、これに限定されるものではなく、例えば、病巣部の焼灼治療が可能なＲＦＡ穿刺針等の焼灼治療用穿刺針を刺入するような場合であっても構わない。又、複数個の振動素子が２次元配列された超音波プローブを用いて収集されるボリュームデータに基づいて穿刺針を用いた検査あるいは治療に有効な支援データを生成する場合について述べるが、複数個の振動素子が１次元配列された超音波プローブを機械的に移動あるいは回動させて収集されるボリュームデータに基づいて上述の支援データを生成してもよい。
【００１６】
（装置の構成及び機能）
本実施形態における超音波診断装置の構成と機能につき図１乃至図１０を用いて説明する。尚、図１は、超音波診断装置の全体構成を示すブロック図であり、図２及び図４は、この超音波診断装置が備える送受信部及び受信信号処理部の具体的な構成を示すブロック図である。又、図５及び図９は、上述の超音波診断装置が備えるボリュームデータ生成部及び警告データ発生部の具体的な構成を示すブロック図である。
【００１７】
図１に示す本実施形態の超音波診断装置１００は、穿刺針１５０の刺入前あるいは刺入中における患者体内の３次元領域に対して送信超音波（超音波パルス）を放射し、この送信超音波により前記３次元領域から得られた受信超音波（超音波反射波）を電気的な受信信号に変換する複数個の振動素子を備えた超音波プローブ２と、前記３次元領域の所定方向に対して送信超音波を放射するための駆動信号を上述の振動素子へ供給し、これらの振動素子から得られた複数チャンネルの受信信号を整相加算する送受信部３と、整相加算後の受信信号を信号処理してＢモードデータ、カラードプラデータ及び弾性データを生成する受信信号処理部４と、超音波の送受信方向単位で得られた上述のＢモードデータ、カラードプラデータ及び弾性データに基づいてボリュームデータを生成するボリュームデータ生成部５と、穿刺針１５０の先端部に設けられた穿刺針位置センサ１５１及び超音波プローブ２に設けられたプローブ位置センサ２２の検出信号に基づいて超音波プローブ２に対する穿刺針先端部の相対的な位置情報（以下、穿刺針先端位置情報と呼ぶ。）を検出する位置情報検出部６と、患者に対する穿刺針１５０の刺入に伴って位置情報検出部６から時系列的に供給される穿刺針先端位置情報を順次保存する位置情報記憶部７を備えている。
【００１８】
又、超音波診断装置１００は、患者の体表面に穿刺針１５０が刺入された場合に位置情報検出部６から供給される穿刺針先端位置情報（以下、穿刺針先端部の初期位置情報と呼ぶ。）や後述の基準ＭＰＲ画像データにおける病巣部の中心位置（目標刺入位置）等に基づいて互いに直交する３つの画像断面（ＭＰＲ断面）を形成するＭＰＲ断面形成部８と、ボリュームデータ生成部５から供給される上述のボリュームデータに基づいて前記ＭＰＲ断面における２次元の画像データ（ＭＰＲ画像データ）を生成する画像データ生成部９と、位置情報記憶部７から読み出した刺入方向に隣接する複数の穿刺針先端位置情報に基づいて体内における穿刺針１５０の予想刺入方向及び予想刺入範囲を推定する刺入方向／範囲推定部１０と、得られた予想刺入方向及び予想刺入範囲とＭＰＲ断面設定部８により病巣部に対して設定されたＭＰＲ断面とに基づいて前記予想刺入方向に略垂直なＭＰＲ画像データの病巣部に対する予想刺入位置及び予想刺入領域を推定する刺入領域推定部１１を備えている。
【００１９】
更に、超音波診断装置１００は、穿刺針１５０の先端位置と予想刺入位置との距離（以下、刺入距離と呼ぶ。）及び基準ＭＰＲ画像データの病巣部に基づいて設定された許容刺入領域と上述の予想刺入領域との比較結果に基づいて穿刺方向の再設定（刺入のやり直し）を促すための警告データや警告文言（以下では、これらを纏めて警告データと呼ぶ。）を発生する警告データ発生部１２と、画像データ生成部９において生成された上述のＭＰＲ画像データに刺入領域推定部１１から供給された予想刺入位置や予想刺入領域の推定結果、刺入方向／範囲推定部１０から刺入領域推定部１１を介して供給された予想刺入方向及び予想刺入範囲の推定結果、入力部１５からシステム制御部１６を介して供給された許容刺入領域、更には、警告データ発生部１２から供給された刺入距離の計測結果や警告データ等を重畳することにより穿刺針１５０を用いた検査や治療に好適な支援データを生成する支援データ生成部１３と、病巣部の中心位置に対応する目標刺入位置の設定及び病巣部領域に対応する許容刺入領域の設定を目的として画像データ生成部９が生成した基準ＭＰＲ画像データや支援データ生成部１３が生成した互いに直交する３つのＭＰＲ画像データをベースとした支援データを表示する表示部１４と、患者情報の入力、ボリュームデータ収集条件及び画像データ生成条件の設定、支援データ生成条件の設定、基準ＭＰＲ画像データに示された病巣部に対する目標刺入位置及び許容刺入領域の設定、各種指示信号の入力等を行なう入力部１５と、上述の各ユニットを統括的に制御するシステム制御部１６を備えている。
【００２０】
超音波プローブ２は、２次元配列されたＮ個（Ｎ＝Ｎ１×Ｎ２）の図示しない振動素子をその先端部に有し、この先端部を患者の体表に接触させて超音波の送受信を行なう。そして、前記振動素子の各々は、図示しないNチャンネルの多芯ケーブルを介して送受信部３に接続されている。これらの振動素子は電気音響変換素子であり、送信時には駆動信号（電気パルス）を送信超音波（超音波パルス）に変換し、受信時には受信超音波（超音波反射波）を電気的な受信信号に変換する機能を有している。
【００２１】
又、超音波プローブ２の壁面には、その先端部に穿刺針位置センサ１５１を有し当該病巣部の検査あるいは治療に用いられる穿刺針１５０の刺入方向を設定すると共にこの穿刺針１５０を刺入方向に対してスライド自在に保持する穿刺用アダプタ２１と、超音波プローブ２の位置及び方向を把握するための複数からなるプローブ位置センサ２２が備えられている。
【００２２】
尚、超音波プローブには、セクタ走査対応、リニア走査対応、コンベックス走査対応等があり、超音波診断装置１００を操作する医療従事者（以下、操作者と呼ぶ。）は、好適な超音波プローブを検査／治療部位に応じて任意に選択することが可能であるが、本実施形態では、２次元配列されたＮ個の振動素子をその先端部に有するセクタ走査用の超音波プローブ２を用いた場合について述べる。
【００２３】
次に、図２に示す送受信部３は、患者体内の所定方向に対し各種撮影モード（即ち、Ｂモード、カラードプラモード及び弾性モード）の送信超音波を放射するための駆動信号を超音波プローブ２の振動素子へ供給する送信部３１と、これらの振動素子から得られた複数チャンネルの受信信号を整相加算する受信部３２を備え、送信部３１は、レートパルス発生器３１１、送信遅延回路３１２及び駆動回路３１３を備えている。
【００２４】
レートパルス発生器３１１は、体内に放射する送信超音波の繰り返し周期を決定するレートパルスを、システム制御部１６から供給される基準信号を分周することによって生成し、得られたレートパルスを送信遅延回路３１２へ供給する。送信遅延回路３１２は、例えば、超音波プローブ２に内蔵されたＮ個の振動素子の中から選択されたＮｔ個の送信用振動素子と同数の独立な遅延回路から構成され、送信において細いビーム幅を得るために所定の深さに送信超音波を集束するための集束用遅延時間と所定方向に対して前記送信超音波を放射するための偏向用遅延時間をレートパルス発生器３１１から供給された上述のレートパルスに与える。駆動回路３１３は、超音波プローブ２に内蔵されたＮｔ個の送信用振動素子を駆動する機能を有し、送信遅延回路３１２から供給されるレートパルスに基づいて上述の集束用遅延時間及び偏向用遅延時間を有する駆動用パルスを生成する。
【００２５】
一方、受信部３２は、超音波プローブ２に内蔵されたＮ個の振動素子の中から選択されたＮｒ個の受信用振動素子に対応するＮｒチャンネルのプリアンプ３２１、Ａ／Ｄ変換器３２２及び受信遅延回路３２３と加算器３２４を備え、Ｂモード、カラードプラモード及び弾性モードにおいて受信用振動素子からプリアンプ３２１を介して供給されたＮｒチャンネルの受信信号はＡ／Ｄ変換器３２２にてデジタル信号に変換され、受信遅延回路３２３へ送られる。受信遅延回路３２３は、所定の深さからの受信超音波を集束するための集束用遅延時間と所定方向に対して強い受信指向性を設定するための偏向用遅延時間をＡ／Ｄ変換器３２２から出力されたＮｒチャンネルの受信信号の各々に与え、加算器３２４は、受信遅延回路３２３から出力されたＮｒチャンネルの受信信号を加算合成する。即ち、受信遅延回路３２３と加算器３２４により、所定方向からの受信超音波に対応した受信信号は整相加算される。
【００２６】
図３は、超音波プローブ２の中心軸をｒ軸とした直交座標系（ｐ−ｑ−ｒ）に対する超音波の送受信方向（θｐ、φｑ）を示しており、例えば、Ｎ個の振動素子はｐ軸方向及びｑ軸方向に２次元配列され、θｐ及びφｑは、ｐ−ｒ平面及びｑ−ｒ平面に投影された送受信方向を示している。
【００２７】
次に、図１に示した受信信号処理部４の具体的な構成につき図４のブロック図を用いて説明する。この受信信号処理部４は、受信部３２の加算部３２４から出力される整相加算後の受信信号を処理してＢモードデータを生成するＢモードデータ生成部４１と、カラードプラデータを生成するカラードプラデータ生成部４２と弾性データを生成する弾性データ生成部４３を備えている。
【００２８】
Ｂモードデータ生成部４１は、加算部３２４から出力された受信信号の各々に対して包絡線検波を行なう包絡線検波器４１１と、包絡線検波後の受信信号に対する対数変換処理により小さな信号振幅を相対的に強調してＢモードデータを生成する対数変換器４１２を備えている。
【００２９】
カラードプラデータ生成部４２は、π／２移相器４２１、ミキサ４２２−１及び４２２−２、ＬＰＦ（低域通過フィルタ）４２３−１及び４２３−２を備え、受信部３２の整相加算部３２３から出力された受信信号を直交位相検波して複素信号（Ｉ信号及びＱ信号）を生成する。
【００３０】
更に、カラードプラデータ生成部４２は、ドプラ信号記憶部４２４、ＭＴＩフィルタ４２５及び自己相関演算器４２６を備え、直交位相検波によって得られた複素信号は、ドプラ信号記憶部４２４に一旦保存される。一方、高域通過用デジタルフィルタであるＭＴＩフィルタ４２５は、ドプラ信号記憶部４２４に保存された上述の複素信号を読み出し、この複素信号に含まれた臓器の固定反射体あるいは臓器の呼吸性移動や拍動性移動等に起因するドプラ成分（クラッタ成分）を除去する。そして、自己相関演算器４２６は、ＭＴＩフィルタ４２５によって抽出された血流情報のドプラ成分に対して自己相関値を算出し、更に、この自己相関値に基づいて血流の平均流速値、分散値、パワー値等を算出してカラードプラデータを生成する。
【００３１】
一方、弾性データ生成部４３は、超音波プローブ２の表面近傍に設けられ、この超音波プローブ２の所定方向に対する低周波振動によって体表面に加えられた圧力を計測する圧力計測部４３１と、低周波振動時に受信部３２の加算器３２４から所定時間間隔で供給される受信信号を相関処理することによって病巣部やその周辺組織の変位を計測する変位計測部４３２と、変位計測部４３２から供給される変位データと圧力計測部４３１から供給される圧力データに基づいて体内における歪みデータや弾性率データ等の弾性データを算出する演算部４３３を備えている。尚、弾性データの具体的な生成方法については特開２００５−１３２８３号公報等に記載されているため詳細な説明は省略する。
【００３２】
次に、図１のボリュームデータ生成部５は、図５に示すように超音波データ記憶部５１、補間処理部５２及びボリュームデータ記憶部５３を備え、超音波データ記憶部５１には、当該患者に対する３次元の超音波走査によって得られた受信信号に基づいて受信信号処理部４が生成したＢモードデータ、カラードプラデータ及び弾性データが、システム制御部１６から供給される送受信方向（θｐ、φｑ）の情報を付帯情報として順次保存される。
【００３３】
一方、補間処理部５２は、超音波データ記憶部５１から読み出したＢモードデータ、カラードプラデータ及び弾性データを送受信方向（θｐ、φｑ）に対応させて配列することにより３次元超音波データ（３次元Ｂモードデータ、３次元カラードプラデータ及び３次元弾性データ）を生成し、更に、これらの３次元超音波データに対し補間処理等を行なってボリュームデータ（Ｂモードボリュームデータ、カラードプラボリュームデータ及び弾性ボリュームデータ）を生成する。そして、得られたこれらのボリュームデータは、ボリュームデータ記憶部５３に一旦保存される。
【００３４】
図１へ戻って、位置情報検出部６は、図示しない穿刺針先端位置検出部、プローブ位置検出部及び相対位置情報算出部を備えている。穿刺針先端位置検出部は、超音波プローブ２の穿刺用アダプタ２１においてスライド自在に装着されている穿刺針１５０の先端部近傍に設けられた穿刺針位置センサ１５１から供給される位置信号に基づいて患者の体内に刺入された穿刺針１５０の先端位置を検出し、プローブ位置検出部は、超音波プローブ２の内部あるいは表面に設けられた複数からなるプローブ位置センサ２２から供給される位置信号に基づいて患者の体表面に配置された超音波プローブ２のプローブ位置（位置及び方向）を検出する。
【００３５】
穿刺針１５０や超音波プローブ２の位置検出法として各種の方法が既に提案されているが、検出精度、コスト及び大きさを考慮した場合、超音波センサあるいは磁気センサを位置センサとして用いる方法が好適である。磁気センサを用いたプローブ位置検出部は、例えば、特開２０００−５１６８号公報等に記載されているように磁気を発生するトランスミッタ（磁気発生部）と、この磁気を検出した複数の磁気センサ（プローブ位置センサ２２）から供給される位置信号を処理して超音波プローブ２のプローブ位置（位置及び方向）を算出する位置算出部（何れも図示せず）を備えている。
【００３６】
尚、プローブ位置センサ２２としての磁気センサは、通常、超音波プローブ２の表面に装着され、プローブ位置検出部のトランスミッタは、超音波プローブ２の近傍に設置される。そして、上述の位置算出部は、磁気によって計測された複数からなる磁気センサの各々とトランスミッタとの距離に基づいて超音波プローブ２のプローブ位置を算出する。
【００３７】
次いで、位置情報検出部６の相対位置情報算出部は、相対位置情報算出用プログラムが予め保管された図示しない演算プログラム保管部とこの相対位置情報算出用プログラムを用いて所定の演算処理を行なう演算部を備えている。即ち、演算部は、上述の穿刺針先端位置検出部から供給される穿刺針先端部の位置データとプローブ位置検出部から供給される超音波プローブ２の位置データを演算プログラム保管部から読み出した相対位置情報算出用プログラムへ入力することにより超音波プローブ２に対する穿刺針先端部の相対的な位置情報（穿刺針先端位置情報）を算出する。相対位置情報算出部において得られた穿刺針先端位置情報により、患者の体内に刺入された穿刺針１５０の先端部とボリュームデータ生成部５において生成されたボリュームデータあるいはこのボリュームデータに基づいて生成された各種のＭＰＲ画像データとの対応付けが可能となる。
【００３８】
そして、上述の相対位置情報算出部において得られた穿刺針先端位置情報は位置情報記憶部７に保存される。即ち、位置情報記憶部７には、患者の体内に刺入された穿刺針先端部の移動に伴って位置情報検出部６の相対位置情報算出部から時系列的に供給される穿刺針先端部の相対的な位置情報が順次保存される。
【００３９】
次に、ＭＰＲ断面形成部８は、穿刺針１５０が患者の体表面に刺入された場合に位置情報検出部６の相対位置情報算出部から供給される穿刺針先端部の相対的位置情報（初期位置情報）と基準ＭＰＲ画像データに示された病巣部に基づいて設定された目標刺入位置の位置情報とに基づいて、例えば、目標刺入位置を含み互いに直交する３つのＭＰＲ断面を形成する。
【００４０】
図６は、ＭＰＲ断面形成部８において形成されるＭＰＲ断面の具体例を示したものであり、所定の基準ＭＰＲ断面をボリュームデータ生成部５のボリュームデータ記憶部５３から読み出したボリュームデータＶｂに対して設定することにより得られる基準ＭＰＲ画像データが表示部１４に表示され、この基準ＭＰＲ画像データに示された病巣部に対して目標刺入位置Ｂｘと図示しない許容刺入領域Ｂｙが入力部１５によって設定された場合、ＭＰＲ断面形成部８は、例えば、上述の目標刺入位置Ｂｘと体表面における穿刺針先端部の初期位置ａ０及び超音波プローブ２の中心Ｐｘ（図３に示す直交座標系（ｐ−ｑ−ｒ）の原点）を含む第１のＭＰＲ断面Ｐｍ１、目標刺入位置Ｂｘと上述の初期位置ａ０を含み第１のＭＰＲ断面Ｐｍ１に垂直な第２のＭＰＲ断面Ｐｍ２、目標刺入位置Ｂｘを含み目標刺入位置Ｂｘと初期位置ａ０を通る直線を法線とする第３のＭＰＲ断面Ｐｍ３を形成する。
【００４１】
再び図１へ戻って、画像データ生成部９は、ボリュームデータ生成部５のボリュームデータ記憶部５３から読み出したボリュームデータ（Ｂモードボリュームデータ、カラードプラボリュームデータ及び弾性ボリュームデータ）とこれらのボリュームデータに対して設定された基準ＭＰＲ断面や第１のＭＰＲ断面乃至第３のＭＰＲ断面に基づいて各種のＭＰＲ画像データを生成する機能を有し、図示しないデータ抽出部とデータ合成部を備えている。
【００４２】
そして、基準ＭＰＲ画像データの生成におけるデータ抽出部は、例えば、Ｂモードボリュームデータの病巣部に対し所定の基準ＭＰＲ断面を設定し、この基準ＭＰＲ断面におけるボクセルを抽出することにより目標刺入位置及び許容刺入領域の設定を目的とした基準ＭＰＲ画像データを生成する。
【００４３】
又、第１のＭＰＲ画像データの生成におけるデータ抽出部は、Ｂモードボリュームデータ、カラードプラボリュームデータ及び弾性ボリュームデータの各々にＭＰＲ断面形成部８が形成した第１のＭＰＲ断面を設定し、このＭＰＲ断面におけるボクセルを抽出することにより２次元のＢモード画像データ、カラードプラ画像データ及び弾性画像データ（エラストグラフィ）を生成する。一方、データ合成部は、得られたＢモード画像データ、カラードプラ画像データ及び弾性画像データを合成することにより第１のＭＰＲ画像データを生成する。
【００４４】
同様にして、第２のＭＰＲ画像データ及び第３のＭＰＲ画像データの生成におけるデータ抽出部は、上記ボリュームデータの各々に対して設定した第２のＭＰＲ断面及び第３のＭＰＲ断面におけるボクセルを抽出することによりＢモード画像データ、カラードプラ画像データ及び弾性画像データを生成し、データ合成部は、得られたこれらの画像データを合成することにより第２のＭＰＲ画像データ及び第３のＭＰＲ画像データを生成する。
【００４５】
次に、刺入方向／範囲推定部１０は、患者の体内に対する穿刺針１５０の刺入に伴って位置情報検出部６から時系列的に供給され位置情報記憶部７に一旦保存された複数からなる穿刺針先端位置情報に基づいて患者体内における穿刺針１５０の予想刺入方向及び予想刺入範囲を推定する機能を有し、図示しない刺入方向推定部と刺入範囲推定部を備えている。
【００４６】
刺入方向推定部は、位置情報記憶部７に保存された穿刺針先端位置情報の中から最新の穿刺針先端位置情報及びこの穿刺針先端位置情報に隣接する１つあるいは複数の穿刺針先端位置情報を読み出す。そして、これらの穿刺針先端位置情報を用いた外挿補間処理によって患者体内における穿刺針１５０の予想刺入方向を推定する。一方、刺入範囲推定部は、刺入方向推定部によって推定された予想刺入方向を中心軸とし最新の穿刺針先端位置を頂点とする円錐形状の予想刺入範囲を推定する。
【００４７】
図７は、位置情報記憶部７から読み出した最新の穿刺針先端位置情報ａ１とこの穿刺針先端位置情報ａ１に隣接する穿刺針先端位置情報ａ２及びａ３に基づいて刺入方向／範囲推定部１０が推定した穿刺針１５０の予想刺入方向及び予想刺入範囲を説明するための図であり、刺入方向推定部は、上述の穿刺針先端位置情報ａ１乃至ａ３を刺入方向へ外挿補間することにより予想刺入方向Ａｘを推定し、刺入範囲推定部は、この予想刺入方向Ａｘを中心軸とし穿刺針先端位置情報ａ１を頂点とする円錐形状の予想刺入範囲Ａｙを推定する。尚、予想刺入範囲Ａｙの拡がり角度αは、通常、入力部１５において初期設定される。
【００４８】
次に、図１の刺入領域推定部１１は、ＭＰＲ断面形成部８によって形成された第３のＭＰＲ断面（図６参照）と刺入方向／範囲推定部１０の刺入方向推定部によって推定された予想刺入方向との交点を算出することにより第３のＭＰＲ断面の病巣部における予想刺入位置を推定し、更に、第３のＭＰＲ断面と刺入方向／範囲推定部１０の刺入範囲推定部によって推定された予想刺入範囲との交差領域を算出することにより上述の病巣部における予想刺入領域を推定する。
【００４９】
図８は、刺入領域推定部１１によって推定された病巣部における予想刺入位置及び予想刺入領域を説明するための図であり、この図８に示すように、第３のＭＰＲ画像データＩｍ３の病巣部Ｏｂに対する穿刺子１５０の予想刺入位置Ｄｘ及び予想刺入領域Ｄｙは、ＭＰＲ断面形成部８によって形成された第３のＭＰＲ断面Ｐｍ３と刺入方向／範囲推定部１０によって推定された予想刺入方向Ａｘ及び予想刺入範囲Ａｙとの交点及び交差領域によって推定される。
【００５０】
次に、図１の警告データ発生部１２は、図９に示すように領域比較部１２１、刺入距離計測部１２２及び警告データ生成部１２３を備えている。
【００５１】
領域比較部１２１は、基準ＭＰＲ画像データの病巣部に対して入力部１５が設定した許容刺入領域と、刺入領域推定部１１が第３のＭＰＲ断面と予想刺入範囲との交差領域に基づいて推定した予想刺入領域（図８参照）とを比較し、予想刺入領域の全てあるいはその一部が許容刺入領域の外部に存在する場合、その旨を示す刺入領域判定結果を警告データ生成部１２３に対して出力する。
【００５２】
一方、刺入距離計測部１２２は、穿刺針１５０の刺入に伴って位置情報検出部６からシステム制御部１６を介して略リアルタイムで供給される穿刺針先端位置情報と刺入領域推定部１１から供給される予想刺入位置の位置情報とに基づいて患者体内に刺入された穿刺針１５０の先端部と第３のＭＰＲ断面における予想刺入位置との距離を刺入距離として計測し、得られた刺入距離が所定の閾値βより短い場合、その旨を示す刺入距離判定結果を警告データ生成部１２３及び支援データ生成部１３に対して出力する。
【００５３】
そして、警告データ生成部１２３は、領域比較部１２１から供給される刺入領域判定結果及び刺入距離計測部１２２から供給される刺入距離判定結果に基づいて所定の警告データを生成する。具体的には、穿刺針１５０の先端部が上述の予想刺入位置に対して所定距離（閾値β）以下に接近した時点で第３のＭＰＲ断面において推定された予想刺入領域の全てあるいはその一部が許容刺入領域の外部に存在する場合、病巣部の周囲に存在する正常組織に対して穿刺針１５０による刺入が行なわれる危険性があるため、当該検査／治療を目的として超音波診断装置１００を操作する操作者に対し穿刺針１５０の再刺入を促すための警告データ（警告信号あるいは警告文言）を生成する。
【００５４】
次に、図１に示した支援データ生成部１３は、画像データ生成部９において生成された第１のＭＰＲ画像データ乃至第３のＭＰＲ画像データに入力部１５が設定した目標刺入位置及び許容刺入領域、刺入領域推定部１１から供給された予想刺入領域及び予想刺入位置の推定結果、刺入方向／範囲推定部１０から刺入領域推定部１１を介して供給された予想刺入方向及び予想刺入範囲の推定結果、更には、警告データ発生部１２から供給された刺入距離の計測結果や警告データを重畳することにより穿刺針１５０を用いた検査あるいは治療に好適な支援データを生成する。
【００５５】
図１０は、第１のＭＰＲ画像データ乃至第３のＭＰＲ画像データをベースとして支援データ生成部１３が生成した支援データの具体例を示したものであり、この支援データＡｄｘの左上領域には、例えば、病巣部領域Ｏｂが示された第１のＭＰＲ画像データＩｍ１に目標刺入位置Ｂｘ、予想刺入方向Ａｘ、予想刺入範囲Ａｙ、予想刺入位置Ｄｘ、穿刺針１５０、第２のＭＰＲ断面Ｐｍ２及び第３のＭＰＲ断面Ｐｍ３等の情報を重畳することによって生成された第１のサブ支援データＡｄ１が配置され、同様にして、支援データＡｄｘの右上領域には、病巣部領域Ｏｂが示された第２のＭＰＲ画像データＩｍ２に目標刺入位置Ｂｘ、予想刺入方向Ａｘ、予想刺入範囲Ａｙ、予想刺入位置Ｄｘ、穿刺針１５０、第１のＭＰＲ断面Ｐｍ１及び第３のＭＰＲ断面Ｐｍ３を重畳することによって生成された第２のサブ支援データＡｄ２が配置される。
【００５６】
更に、支援データＡｄｘの左下領域には、病巣部Ｏｂが示された第３のＭＰＲ画像データＩｍ３に目標刺入位置Ｂｘ、許容刺入領域Ｂｙ、予想刺入位置Ｄｘ、第１のＭＰＲ断面Ｐｍ１及び第２のＭＰＲ断面Ｐｍ２の情報や穿刺距離の計測結果等を重畳することによって生成された第３のサブ支援データＡｄ３が配置される。
【００５７】
尚、第３のサブ支援データＡｄ３に示された許容刺入領域Ｂｙは、既に述べたように病巣部Ｏｂの境界線に沿って設定され、この第３のサブ支援データに示された刺入距離が閾値βより短くなった時点で予想刺入範囲Ｄｙの全てあるいはその一部が許容刺入範囲Ｂｙの外部に存在する場合、警告データ発生部１２において生成された再刺入を促すための警告データ（警告文言）が支援データＡｄｘの右下領域等において示される。
【００５８】
次に、図１の表示部１４は、図示しない表示データ生成部、データ変換部及びモニタを備え、表示データ生成部は、病巣部の中心位置に対応する目標刺入位置の設定及び病巣部領域に対応する許容刺入領域の設定を目的として画像データ生成部９が生成した基準ＭＰＲ画像データや互いに直交する第１のＭＰＲ画像データ乃至第３のＭＰＲ画像データをベースとして支援データ生成部１３が生成した上述の支援データを所定の表示フォーマットに変換して表示データを生成し、データ変換部は、前記表示データに対しＤ／Ａ変換やテレビフォーマット変換等の変換処理を行なってモニタに表示する。
【００５９】
一方、入力部１５は、操作パネル上に表示パネルやキーボード、トラックボール、マウス、選択ボタン、入力ボタン等の入力デバイスを備え、患者情報の入力、ボリュームデータ収集条件及び画像データ生成条件の設定、支援データ生成条件の設定、ボリュームデータに対する基準ＭＰＲ断面の設定、基準ＭＰＲ画像データに示された病巣部に対する目標刺入位置及び許容刺入領域の設定、予想刺入範囲拡がり角度α及び閾値βの設定、各種指示信号の入力等を行なう。
【００６０】
システム制御部１６は、図示しないＣＰＵと入力情報記憶部を備え、入力部１５において入力あるいは設定された上述の各種情報は入力情報記憶部に保存される。一方、ＣＰＵは、上述の各種情報を用いて超音波診断装置１００が備える各ユニットを統括的に制御することにより当該患者の３次元領域に対する超音波送受信を実行させ、更に、このとき得られたボリュームデータに基づいて穿刺針１５０を用いた検査あるいは治療に有効な支援データの生成と表示を実行させる。
【００６１】
（支援データの生成／表示手順）
次に、本実施形態における支援データの生成／表示手順につき図１１のフローチャートに沿って説明する。当該患者に対するボリュームデータの収集に先立ち、超音波診断装置１００の操作者は、入力部１５において患者情報を入力した後、ボリュームデータ収集条件及び画像データ生成条件の設定、支援データ生成条件の設定、予想刺入範囲拡がり角度α及び閾値βの設定等を行なう。そして、入力部１５における上述の入力情報や設定情報は、システム制御部１６が備える入力情報記憶部に保存される（図１１のステップＳ１）。
【００６２】
超音波診断装置１００に対する上述の初期設定が終了したならば、操作者は、超音波プローブ２を患者の体表面に配置した状態で支援データ生成開始指示信号を入力部１５において入力し（図１１のステップＳ２）、この指示信号がシステム制御部１６へ供給されることにより、病巣部（検査／治療対象部位）を含んだ患者体内の３次元領域に対するボリュームデータ（Ｂモードボリュームデータ、カラードプラボリュームデータ及び弾性ボリュームデータ）の収集が開始される。
【００６３】
Ｂモードボリュームデータの収集に際し、送信部３１のレートパルス発生器３１１は、システム制御部１６からの制御信号に従って生成したレートパルスを送信遅延回路３１２へ供給する。送信遅延回路３１２は、送信において細いビーム幅を得るために所定の深さに超音波を集束するための遅延時間と最初の送受信方向（θ１、φ１）に超音波を送信するための遅延時間を前記レートパルスに与え、このレートパルスをＮチャンネルの駆動回路３１３へ供給する。次いで、駆動回路３１３は、送信遅延回路３１２から供給されたレートパルスに基づいて所定の遅延時間と形状を有した駆動信号を生成し、この駆動信号を超音波プローブ２において２次元配列されたＮ個の振動素子へ供給し患者体内に送信超音波を放射する。
【００６４】
放射された送信超音波の一部は、音響インピーダンスの異なる臓器境界面や組織にて反射し、前記振動素子によって受信されてＮチャンネルの電気的な受信信号に変換される。次いで、この受信信号は、受信部３２のプリアンプ３２１においてゲイン補正されＡ／Ｄ変換器３２２においてデジタル信号に変換された後、Ｎチャンネルの受信遅延回路３２３において所定の深さからの受信超音波を収束するための遅延時間と送受信方向（θ１、φ１）からの受信超音波に対し強い受信指向性を設定するための遅延時間が与えられ、加算器３２４にて整相加算される。
【００６５】
一方、整相加算後の受信信号が供給された受信信号処理部４の包絡線検波器４１１及び対数変換器４１２は、この受信信号に対して包絡線検波と対数変換を行なってＢモードデータを生成し、得られたＢモードデータは送受信方向（θ１、φ１）の情報を付帯情報としてボリュームデータ生成部５の超音波データ記憶部５１に保存される。
【００６６】
送受信方向（θ１、φ１）に対するＢモードデータの生成と保存が終了したならば、超音波の送受信方向がφ方向にΔφずつ更新されたφｑ＝φ１＋（ｑ−１）Δφ（ｑ＝２乃至Ｑ）によって設定される送受信方向（θ１、φ２乃至φＱ）に対して超音波送受信を行ない、更に、送受信方向がθ方向にΔθずつ更新されたθｐ＝θ１＋（ｐ−１）Δθ（ｐ＝２乃至Ｐ）によって設定される送受信方向θ２乃至θＰの各々に対し上述のφ１乃至φＱの超音波送受信を繰り返すことによって３次元走査が行なわれる。そして、これらの超音波送受信によって得られたＢモードデータも上述の送受信方向を付帯情報としてボリュームデータ生成部５の超音波データ記憶部５１に保存される。
【００６７】
同様にして、患者体内の３次元領域に対するカラードプラモードの超音波送受信及び弾性モードの超音波送受信によって得られた整相加算後の受信信号を受信した受信信号処理部４のカラードプラデータ生成部４２及び弾性データ生成部４３は、これらの受信信号に対し所定の信号処理を行なうことによりカラードプラデータ及び弾性データを生成し、得られたカラードプラデータ及び弾性データに送受信方向の情報を付加して超音波データ記憶部５１に保存する。
【００６８】
一方、ボリュームデータ生成部５の補間処理部５２は、超音波データ記憶部５１から読み出したＢモードデータ、カラードプラデータ及び弾性データを送受信方向（θｐ、φｑ）に対応させて配列することにより３次元超音波データ（３次元Ｂモードデータ、３次元カラードプラデータ及び３次元弾性データ）を生成し、得られた３次元超音波データを補間処理して生成したボリュームデータ（Ｂモードボリュームデータ、カラードプラボリュームデータ及び弾性ボリュームデータ）をボリュームデータ記憶部５３に保存する（図１１のステップＳ３）。
【００６９】
次いで、画像データ生成部９は、上述のボリュームデータ記憶部５３から読み出したボリュームデータ（例えば、Ｂモードボリュームデータ）の病巣部に対して所定の基準ＭＰＲ断面を設定し、この基準ＭＰＲ断面におけるボクセルを抽出することによって基準ＭＰＲ画像データを生成する。そして、得られた基準ＭＰＲ画像データを表示部１４のモニタに表示する（図１１のステップＳ４）。
【００７０】
一方、超音波診断装置１００の操作者は、表示部１４に表示された基準ＭＰＲ画像データにおける病巣部の中心に目標刺入位置を設定し、病巣部と正常組織との境界線に基づいて病巣部の形状や拡がりに対応した許容刺入領域を設定する（図１１のステップＳ５）。
【００７１】
次いで、操作者は、表示部１４に表示された穿刺針１５０の刺入方向に対応する穿刺ガイドラインが上述の目標刺入位置と一致するように患者の体表面に配置された超音波プローブ２及びこの超音波プローブ２の穿刺用アダプタ２１に取り付けられた穿刺針１５０の位置や方向を微調整した後、患者体内に対する穿刺針１５０の刺入を開始する。
【００７２】
一方、位置情報検出部６の穿刺針先端位置検出部は、穿刺針１５０の先端部近傍に設けられた穿刺針位置センサ１５１から供給される位置信号に基づいて患者の体内に刺入された穿刺針１５０の先端位置を検出し、位置情報検出部６のプローブ位置検出部は、超音波プローブ２の内部あるいは表面に設けられた複数からなるプローブ位置センサ２２から供給される位置信号に基づいて患者の体表面に配置された超音波プローブ２の位置及び方向を検出する。そして、位置情報検出部６の相対位置情報算出部は、上述の穿刺針先端位置検出部から供給される穿刺針先端部の位置データとプローブ位置検出部から供給される超音波プローブ２の位置データ及び方向データを所定の相対位置情報算出用プログラムへ入力することにより超音波プローブ２に対する穿刺針先端部の相対的な位置情報（穿刺針先端位置情報）を算出し、得られた穿刺針先端位置情報を位置情報記憶部７に保存する（図１１のステップＳ６）。
【００７３】
次に、ＭＰＲ断面形成部８は、穿刺針１５０が患者の体表面に刺入された場合に位置情報検出部６の相対位置情報算出部から供給された最初の穿刺針先端位置情報と基準ＭＰＲ画像データの病巣部中心に対して設定された目標刺入位置の位置情報とに基づいて、例えば、目標刺入位置と体表面に刺入された穿刺針先端部の初期位置及び超音波プローブ２の中心を含む第１のＭＰＲ断面、目標刺入位置と上述の初期位置を含み第１のＭＰＲ断面に垂直な第２のＭＰＲ断面、目標刺入位置を含み前記初期位置と目標刺入位置を通る直線を法線とする第３のＭＰＲ断面を形成する（図１１のステップＳ７）。
【００７４】
次いで、画像データ生成部９は、ボリュームデータ生成部５のボリュームデータ記憶部５３から読み出したＢモードボリュームデータ、カラードプラボリュームデータ及び弾性ボリュームデータの各々にＭＰＲ断面形成部８が形成した第１のＭＰＲ断面乃至第３のＭＰＲ断面を設定し、これらのＭＰＲ断面におけるボクセルを抽出することによって２次元のＢモード画像データ、カラードプラ画像データ及び弾性画像データ（エラストグラフィ）を生成する。そして、得られたこれらの画像データをＭＰＲ断面単位で合成することにより第１のＭＰＲ画像データ乃至第３のＭＰＲ画像データを生成する（図１１のステップＳ８）。
【００７５】
一方、刺入方向／範囲推定部１０の刺入方向推定部は、位置情報記憶部７に保存された穿刺針先端位置情報の中から最新の穿刺針先端位置情報及びこの穿刺針先端位置情報に隣接する１つあるいは複数の穿刺針先端位置情報を読み出し、これらの穿刺針先端位置情報を外挿補間することによって患者体内における穿刺針１５０の予想刺入方向を推定する。又、刺入方向／範囲推定部１０の刺入範囲推定部は、刺入方向推定部によって推定された予想刺入方向を中心軸とし最新の穿刺針先端位置を頂点とする円錐形状の予想刺入範囲を推定する（図１１のステップＳ９）。
【００７６】
次いで、刺入領域推定部１１は、ＭＰＲ断面形成部８によって形成された第３のＭＰＲ断面と上述の刺入方向推定部によって推定された予想刺入方向との交点を算出することにより第３のＭＰＲ断面の病巣部における予想刺入位置を推定し、更に、第３のＭＰＲ断面と刺入範囲推定部によって推定された予想刺入範囲との交差領域を算出することにより上述の病巣部における予想刺入領域を推定する（図１１のステップＳ１０）。
【００７７】
一方、警告データ発生部１２の刺入距離計測部１２２は、位置情報検出部６からシステム制御部１６を介して略リアルタイムで供給される穿刺針先端位置情報と刺入領域推定部１１から供給される予想刺入位置の位置情報とに基づき、患者の体内に刺入された穿刺針１５０の先端部と第３のＭＰＲ断面における予想刺入位置との距離を刺入距離として計測する（図１１のステップＳ１１）。
【００７８】
次いで、支援データ生成部１３は、画像データ生成部９において生成された第１のＭＰＲ画像データ乃至第３のＭＰＲ画像データに入力部１５が設定した目標刺入位置及び許容刺入領域、刺入領域推定部１１から供給された予想刺入領域及び予想刺入位置の推定結果、刺入方向／範囲推定部１０から刺入領域推定部１１を介して供給された予想刺入方向及び予想刺入範囲の推定結果、更には、警告データ発生部１２から供給された刺入距離の計測結果等を付加して当該検査／治療に好適な支援データを生成し、得られた支援データを表示部１４のモニタに表示する（図１１のステップＳ１２）。
【００７９】
そして、刺入距離計測部１２２において計測された刺入距離が所定の閾値βより長い場合、上述のステップＳ６とステップＳ９乃至ステップＳ１２を繰り返すことによって穿刺針１５０の刺入、予想刺入方向／範囲／位置／領域の推定、刺入距離の計測及び支援データの生成／表示を行なう。
【００８０】
一方、刺入距離計測部１２２において計測された刺入距離が閾値βより短くなった時点、即ち、穿刺針１５０の先端部が予想刺入位置に対して閾値β以下に接近した時点で警告データ発生部１２の領域比較部１２１は、基準ＭＰＲ画像データの病巣部に対して入力部１５が設定した許容刺入領域と刺入領域推定部１１が第３のＭＰＲ断面と予想刺入範囲との交差領域に基づいて推定した予想刺入領域とを比較する。そして、予想刺入領域の全てあるいはその一部が許容刺入領域の外部に存在する場合、警告データ発生部１２の警告データ生成部１２３は、操作者に対して穿刺針１５０の再刺入（刺入のやり直し）を促すための警告データ（警告文言）を生成し、この警告データを支援データ生成部１３によって生成された上述の支援データに付加して表示部１４に表示する（図１１のステップＳ１３）。
【００８１】
次いで、この警告データを観察した操作者は、患者の体内から抜き出した穿刺針１５０の刺入方向を好適な方向へ再設定した後（図１１のステップＳ１４）、上述のステップＳ６乃至ステップＳ１２を繰り返すことにより新たな支援データの生成と表示を行なう。そして、穿刺針１５０の先端部が病巣部の許容刺入領域に到達したならば当該病巣部に対する検査あるいは治療が開始される（図１１のステップＳ１５）。
【００８２】
以上述べた本実施形態によれば、画像データの観察下で患者の病巣部に対し穿刺針を刺入させて所定の検査あるいは治療を行なう際、刺入された穿刺針の先端部が病巣部に対して正確に到達するか否かを初期の段階で把握することが可能となる。このため、再刺入が必要になった場合における患者の負担を軽減することができる。
【００８３】
特に、時系列的に検出される複数の穿刺針先端位置情報に基づいて推定した患者体内における予想刺入方向及び予想刺入範囲と病巣部中心に対して設定されたＭＰＲ断面との交差領域に基づいて病巣部における予想刺入位置及び予想刺入領域を正確に推定することができ、得られた予想刺入領域と病巣部領域に対応する許容刺入領域とを比較表示することにより、穿刺針が好適な方向に対して刺入されているか否かを容易に把握することが可能となる。
【００８４】
又、上述した予想刺入領域と許容刺入領域との比較結果に基づいて警告データの生成及び表示を行なうことにより、当該検査／治療を担当する医療従事者に対して穿刺針の再刺入を促すことができる。
【００８５】
更に、上述の実施形態では、病巣部の中心を含み互いに直交する３つの断面において収集されたＭＰＲ画像データに上述の予想刺入方向、予想刺入範囲、予想刺入領域、予想刺入位置、更には、予想刺入位置と穿刺針先端部との距離を示す刺入距離等を付加して表示することにより、病巣部と穿刺針先端部との位置関係を容易に把握することができる。
【００８６】
又、支援データに用いられるＭＰＲ画像データは、上述の断面において生成された生体組織の形状や機能を示すＢモード画像データ及びカラードプラ画像データと生体組織の弾性（硬さ）特性を示す弾性画像データ（エラストグラフィ）を合成することによって生成されるため、体内における穿刺針の局所的な刺入難度を把握することが可能となり、予め推定された予想刺入方向を前記刺入難度に基づいて補正することができる。
【００８７】
以上、本開示の実施形態について述べてきたが、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、変形して実施することが可能である。例えば、上述の実施形態では、病巣部の組織採取を目的とした生検（生体組織検査）用の穿刺針１５０を画像データの観察下で患者の体内に刺入する場合について述べたが、病巣部の焼灼治療が可能なＲＦＡ穿刺針等の治療用穿刺針を刺入するような場合であっても構わない。
【００８８】
又、複数個の振動素子が２次元配列された超音波プローブ２を用いて収集されるボリュームデータに基づいて穿刺針１５０を用いた検査あるいは治療に有効な支援データを生成する場合について述べたが、複数個の振動素子が１次元配列された超音波プローブを機械的に移動あるいは回動させて収集されるボリュームデータに基づいて上述の支援データを生成してもよい。
【００８９】
更に、上述の実施形態では、穿刺針１５０が体表面に刺入される際に得られる穿刺針先端位置情報（初期位置情報）と基準ＭＰＲ画像データの病巣部中心に対して設定された目標刺入位置の位置情報とに基づいて目標刺入位置を含み互いに直交した３つの断面におけるＭＰＲ画像データを生成し、これらのＭＰＲ画像データに予想刺入方向等の予想刺入情報を付加して支援データを生成する場合について述べたが、これに限定されるものではなく、例えば、患者の体内に刺入された穿刺針先端部の最新位置情報と予想刺入位置の位置情報とに基づいて予想刺入位置を含み互いに直交する３つの断面を新たに形成し、これらの断面において生成されたＭＰＲ画像データに上述の予想刺入情報を付加して支援データを生成してもよい。この方法によれば、予想刺入位置と最新の穿刺針先端位置とを含む断面において第１のＭＰＲ画像データ及び第２のＭＰＲ画像データが生成されるため病巣部を含む体内組織と各種予想刺入情報との位置関係を更に正確に把握することが可能となる。
【００９０】
又、図１０に示した支援データでは、刺入中の穿刺針１５０に対する予想刺入方向を第１のＭＰＲ画像データ及び第２のＭＰＲ画像データに付加する場合について述べたが、再刺入が行なわれた場合には、再刺入時に推定された予想刺入方向と再刺入前に推定された過去の予定刺入方向を上述のＭＰＲ画像データに付加しても構わない。この方法によれば、過去の予定刺入方向に関する情報を参考にしながら再刺入時における刺入方向を設定することができる。
【００９１】
一方、警告データ発生部１２において生成された警告データ（警告文言）を支援データに付加して表示する場合について述べたが、警告文言や警告信号等の警告データは、入力部１５が備える表示パネルに出力してもよく、又、操作パネル等に設けられた図示しない点滅ランプやスピーカ等の警告音発生器に出力しても構わない。
【００９２】
尚、本実施形態の超音波診断装置１００に含まれる各ユニットは、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ、磁気記憶装置、入力装置、表示装置等で構成されるコンピュータをハードウェアとして用いることでも実現することができる。例えば、超音波診断装置１００の各ユニットを制御するシステム制御部１６は、上記のコンピュータに搭載されたＣＰＵ等のプロセッサに所定の制御プログラムを実行させることにより各種機能を実現することができる。この場合、上述の制御プログラムをコンピュータに予めインストールしてもよく、又、コンピュータ読み取りが可能な記憶媒体への保存あるいはネットワークを介して配布された制御プログラムのコンピュータへのインストールであっても構わない。
【００９３】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行なうことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００９４】
２…超音波プローブ
２１…穿刺用アダプタ
２２…プローブ位置センサ
３…送受信部
３１…送信部
３２…受信部
４…受信信号処理部
５…ボリュームデータ生成部
６…位置情報検出部
７…位置情報記憶部
８…ＭＰＲ断面形成部
９…画像データ生成部
１０…刺入方向／範囲推定部
１１…刺入領域推定部
１２…警告データ発生部
１３…支援データ生成部
１４…表示部
１５…入力部
１６…システム制御部
１５０…穿刺針
１５１…穿刺針位置センサ
１００…超音波診断装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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